Navigare con le stelle - Latitudine con altezza di Polare e passaggio allo Zenit

Riconoscere il Nord - Il calcolo della Latitudine con l'osservazione della Stella Polare - Le coordinate degli astri - La retta di altezza e il punto determinativo - Le tavole H.O. 249

Resta però il fascino di sapere come facevano gli antichi navigatori che non solo non disponevano di GPS, ma neanche di radiogoniometro o ecoscandaglio o anche della semplice bussola (importata dalla Cina in tempi relativamente recenti).

Inoltre, fortunatamente, per noi moderni che abbiamo le idee chiare sul fatto che la terra sia sferica e non piatta almeno concettualmente, i principi della navigazione astronomica non sono poi così complessi da non meritare un minimo, se non proprio di studio, almeno di interesse o curiosità.

Intanto vediamo cosa erano in grado di fare gli antichissimi, i navigatori che oltre al GPS, non possedevano neppure un cronometro sufficientemente preciso, e neanche le tavole delle effemeridi (almeno non gli aggiornamenti periodici).

Con il sestante si può misurare l'altezza H di una stella. L'altezza è l'angolo compreso tra la stella, il centro della Terra e l'orizzonte dell'osservatore (nella figura è l'angolo indicato con H).

NOTA BENE: Data l'enorme distanza che ci separa dalle stelle, tutti i raggi che da esse provengono sono praticamente paralleli per cui l'osservatore O osserva la stella S come se fosse nella posizione S1.  

Nella figura in particolare si osserva che se la stella S è esattamente al Nord (la Stella Polare), essendo le rette C (centro della Terra) - S e O - S1 parallele, i due angoli complementari dell'altezza misurata H e della latitudine f (90°-H) sono uguali da cui discende che l'altezza misurata H della stella Polare è proprio uguale alla latitudine dell'osservatore. 
Più semplice di così ...

Erano in grado di trovare con precisione solo la latitudine (non con la Polare, perché in effetti non è, purtroppo, esattamente al Nord), e quindi navigavano per paralleli. Ad es., se Cristoforo Colombo voleva arrivare a Santo Domingo (circa 18° Lat. Nord) e si trovava nelle Azzorre (circa 38° Lat Nord), non faceva altro che scendere di latitudine sino ad incrociare il 18° parallelo e quindi proseguiva mantenendosi su questo fino a ritrovarsi a Santo Domingo.

Ovviamente il metodo era funzionale ma non certo praticissimo. Ben lungi da seguire la rotta più breve (e sfido anche il più esperto dei nostri naviganti a calcolarla, se rinuncia a tutto quanto consegue la nozione acquisita che la terra è sferica), il buon Cristoforo era però certo che prima o poi sarebbe arrivato a destinazione, e all'epoca non era poco. 

Osservando di volta in volta le figure di vede che la latitudine f si trova con semplici somme e sottrazioni di angoli:

I caso (sopra): f = 90°+H+d

II caso (a fianco): f = 180°-(90°-H)-d = 90° + H - d

III caso (sotto): f = 90°- H - d (in questo caso è Lat Sud)

La declinazione delle stelle d è fissa (o almeno varia molto lentamente a causa della precessione degli equinozi) e corrisponde alla loro latitudine (sulla sfera celeste anziché sulla Terra) per cui non è necessario portarsi dietro un librone ma solo alcuni appunti che ne riportino il valore per qualche stella (un ventina, disperse alle varie latitudini, sono più che sufficienti).

Il passaggio dell'astro allo Zenit è quella condizione particolare che avviene quando l'osservatore, il centro della Terra e la stella giacciono sullo stesso piano. In pratica questo avviene per ogni astro solo per pochi secondi ogni giorno e si verifica quando l'altezza della stella smette di crescere (era zero al sorgere dell'astro) e ricomincia a diminuire (ritornerà a zero quando la stella tramonterà). La tecnica consisteva nel tenere d'occhio la stella col sestante più o meno quando si calcolava che sarebbe passata per lo zenit (più o meno sempre alla stessa ora, modificata in funzione della strada che si è fatta in direzione ovest o est dall'ultima osservazione).

Ed inoltre, visto che un grado di latitudine corrisponde a 60 miglia marine, è evidente che un errore di 1' di grado nell'osservazione corrisponde ad un errore di un miglio nella valutazione della latitudine. 

Ad es. la Stella Polare non è esattamente al Nord (d = 90°) ma ne dista di circa 44' (d Polaris = 89°15'.9) e quindi considerando semplicemente f = H si sbaglia al massimo di 44x2 = 88 miglia marine. Questo è un buon motivo a spiegazione del fatto che nei tempi passati era molto difficile riuscire ad atterrare su isolette di piccole dimensioni che non fossero in contatto visivo tra loro.

In realtà è possibile (ovviamente) correggere l'errore causato dalla declinazione della Polare, ma ce ne occuperemo quando descriveremo l'uso delle tavole delle effemeridi.

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